JP2024050354A - 作業機械の施工精度予測計算装置 - Google Patents

Abstract

【課題】施工対象面全体に亘る作業機械の施工精度を作業機械に特有の影響を考慮して予測可能な作業機械の施工精度予測計算装置を提供する。【解決手段】予測計算装置は、３次元情報の施工目標形状に設定した施工対象面と機体接地領域が異なる場合、施工目標形状の断面において作業装置のアンテナ上空遮蔽領域が最大のときの機体の位置を第１作業位置として設定し、第１作業位置から施工対象面への方向を作業方位として設定し、作業機械が第１作業位置及び作業方位である第１設定状態で、作業装置による施工対象面の施工を行ったときの作業装置のアンテナ上空遮蔽領域を演算し、演算結果のアンテナ上空遮蔽領域を基に選択した測位衛星群の測位信号を第１設定状態の作業機械のアンテナが受信して測位演算を行う場合の測位精度である予測測位精度を演算し、第１設定状態の作業機械の施工可能な施工対象面の区域の施工精度として予測測位精度を割り当てる。【選択図】 図２４

Description

本発明は、作業機械の作業装置による施工を想定したときの施工精度を予測する作業機械の施工精度予測計算装置に係り、更に詳しくは、衛星測位システムを利用して取得した自己位置を基に施工時の制御が可能である作業機械の施工予測精度を演算する予測計算装置に関する。

油圧ショベルなどの作業機械の分野では、近年、建設施工に情報通信技術を適用することで施工の合理化を図る情報化施工の導入が進められている。油圧ショベルの中には、例えば、ブーム、アーム、バケットなどの複数のリンク部材を連結した多関節型の作業装置の位置や姿勢を表示装置に表示するマシンガイダンスや、作業装置が施工目標面に沿って動くように半自動的に制御するマシンコントロールなどのオペレータの操作を支援する機能を有するものがある。

マシンガイダンスやマシンコントロールなどの操作支援を行う場合、作業機械自身の位置情報を用いて作業装置の位置や姿勢を推定する。作業機械の中には、衛星測位システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）を利用して作業機械自身の位置情報を取得するものがある。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星からの測位信号（電波）をアンテナによって受信することで自身の３次元座標（緯度、経度、高度）を計測するものである。

ＧＮＳＳを利用する測位（以下、衛星測位と称することがある）では、次の課題を抱えている。第１に、測位衛星とアンテナとの間に何らかの障害物が存在する場合、測位衛星からの測位信号（電波）が障害物を回折してアンテナに到達することで、測位衛星とアンテナとの距離が真の距離よりも長く計測されることがある。このような測位信号を用いて測位演算を行うと、測位精度が低下する懸念がある。第２に、ＧＮＳＳによる衛星測位が実行可能な場合であっても、測位演算に利用可能な測位衛星が少ない場合や配置に偏りがある場合には、測位精度が低下する。

このような衛星測位の課題に対して、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載の技術は、ＧＰＳを用いて建設機械の位置を検出することで建設機械の運行管理を行うシステム（ＧＰＳを用いた運行管理システム）の適用性（高精度な位置座標を求めることが可能か否か）の事前調査を行うものである。特許文献１に記載の技術では、ＧＰＳ衛星からの信号の受信位置として想定される施工現場の複数の地点における天空を撮影し、当該天空の撮影画像を基に施工現場の各地点の天空に対する障害物の割合を算出し、算出結果を基にＧＰＳを用いた運行管理システムの適否を各地点について判定し、施工現場の各地点の判定結果（ＧＰＳを用いた運行管理システムの適否）を出力する。

特開２００１－１５９１３７号

作業機械の施工時に衛星測位の結果（作業機械の自己位置）を用いて操作支援を行う場合には、衛星測位の精度が低下すると、それに応じて、作業機械の施工精度も低下する懸念がある。したがって、特許文献１に記載の技術のように高精度な衛星測位の実行の可否を施工現場の全体に亘って事前に評価することは、施工計画を立案するためには重要である。特許文献１に記載の技術を用いて施工現場の各地点において障害物により遮蔽される天空の領域（天空の遮蔽領域）を求め、求めた各地点の天空の遮蔽領域と測位衛星の配置の外部情報とを利用することで、衛星測位の精度を施工現場の全体に亘って予測することが可能である。

しかし、特許文献１に記載の技術においては、多関節型の作業装置を備えた作業機械の施工に特有の影響が考慮されていない。

第１に、作業機械の施工では、測位信号を受信するアンテナの位置と施工対象に直に接触する作業装置の先端部（例えば、バケット）の位置とが作業装置の姿勢によっては数メートル以上も離れることがある。つまり、施工対象の位置と測位対象の位置が乖離している場合がある。したがって、測位精度は、施工目標面の位置における天空の遮蔽領域ではなく、アンテナの位置における天空（アンテナの上空視界）の遮蔽領域を考慮して演算する必要がある。

第２に、作業機械の作業装置は上下方向に動作可能なので、作業装置自体が施工時にアンテナの上空視界を遮蔽する障害物になることがある。すなわち、作業装置自体の姿勢に応じてアンテナの上空視界に遮蔽領域（天空の遮蔽領域）が生じてしまう。

第３に、作業機械は、同一の施工箇所に対して、作業装置の姿勢を変えることで異なった位置や異なった方位からの作業が可能である。施工目標面に対する作業機械の位置や方位の違いによって、施工時におけるアンテナの位置や作業装置の姿勢が異なる。アンテナの位置や作業装置の姿勢の違いによって、アンテナの上空視界における作業装置の遮蔽領域の位置や大きさも変わってしまうことがある。アンテナ上空視界における遮蔽領域の位置や大きさが異なると、衛星測位の精度が異なることがある。

本発明は、上記の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、施工対象の領域全体に亘る作業機械の施工精度を作業機械に特有の影響を考慮して予測することが可能な作業機械の施工精度予測計算装置を提供することである。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、機体に対して上下方向に動作可能に取り付けられた多関節型の作業装置及び前記機体に取り付けられ複数の測位衛星からの測位信号を受信するアンテナを備えた作業機械による施工の施工精度を予測し、前記施工精度の予測結果を出力する作業機械の施工精度予測計算装置であって、施工による目標の地形形状を示す施工目標形状の３次元情報を保持し、前記施工目標形状に対して、前記施工精度を予測する対象領域である施工対象面及び前記施工対象面の施工時に前記機体の接地される領域である機体接地領域を設定し、前記施工対象面及び前記機体接地領域を複数に区分するように複数の断面を設定し、前記施工対象面と前記機体接地領域が異なる領域に設定されている場合には、設定した前記複数の断面の各々の断面に対して、前記機体が前記機体接地領域に位置する状態で前記作業装置による前記施工対象面の施工を行ったときに、前記作業装置により遮蔽される前記アンテナの上空視界の領域が最大となる前記機体の位置を第１作業位置として設定し、前記第１作業位置から前記施工対象面への方向を作業方位として設定し、前記作業機械が前記第１作業位置にあると共に前記作業方位を向いている状態である第１設定状態で、前記作業装置による前記施工対象面の施工を行ったときに、前記アンテナの上空視界が前記作業装置により遮蔽される領域である第１アンテナ上空遮蔽領域を演算し、前記複数の測位衛星の予測軌道を示す衛星軌道情報及び前記第１アンテナ上空遮蔽領域を基に、前記複数の測位衛星の中から選択した測位衛星群の測位信号を前記第１設定状態にある前記作業機械の前記アンテナが受信して測位演算を行う場合の測位精度である第１予測測位精度を演算し、前記第１設定状態にある前記作業機械の前記作業装置が施工可能である前記施工対象面の一区域に対する施工精度として、前記第１予測測位精度を割り当てることで、前記施工精度の予測分布マップを生成することを特徴とする。

本発明によれば、機体が所定の条件により設定した位置及び方位である第１設定状態のときの作業機械に対する予測測位精度と第１設定状態の作業機械が施工可能な施工対象面の区域に対する施工精度とを関連付けることで、施工対象と測位対象の位置の乖離並びに作業機械の位置及び方位の違いによる測位精度の変化を考慮した施工精度の予測が可能となる。すなわち、施工対象の領域全体に亘る作業機械の施工精度を作業機械に特有の影響を考慮して予測することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の一実施の形態における施工主体として想定する作業機械の一例である油圧ショベルの外観図である。 本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の一実施の形態のハード構成及び機能構成を示すブロック図である。 図２に示す予測計算装置の演算処理で用いる施工目標形状の３次元情報を示す平面図と断面図の組合せの図である。 図２に示す予測計算装置の機能部の１つである施工情報処理部における施工対象面及び機体接地領域の設定例を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の施工情報処理部における施工対象面及び機体接地領域の区分方法（施工目標形状に対する複数の断面の設定方法）の第１例を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の施工情報処理部における施工対象面及び機体接地領域の区分方法（施工目標形状に対する複数の断面の設定方法）の第２例を示す説明図である。 図１に示す油圧ショベルのフロント作業装置の姿勢の規定方法を示す説明図である。 ＧＮＳＳアンテナの上空視界におけるフロント作業装置の遮蔽領域及びそれ以外の可視領域を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の機能部の１つである動作領域演算部におけるアンテナ上空の遮蔽領域が最大になるブームの姿勢の算出方法を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の動作領域演算部の演算結果であるフロント作業装置の上空最大遮蔽時動作領域を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の機能部の１つである作業位置決定部の作業位置の演算方法の一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の作業位置決定部の演算結果である作業位置を施工目標形状の平面図に示した図である。 図２に示す予測計算装置の作業位置決定部の作業位置の演算方法の別の一例（施工対象面と機体接地領域が同一である場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の機能部の１つである上空遮蔽領域演算部の演算方法の一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の上空遮蔽領域演算部の演算方法の別の例（施工対象面と機体接地領域が同じ場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の機能部の１つである衛星配置予測部の演算結果であるＧＮＳＳアンテナの上空視界における測位衛星の配置の一例を示す図である。 図２に示す予測計算装置の機能部の１つである利用衛星決定部において用いるＧＮＳＳアンテナの上空視界の遮蔽領域及び可視領域の一例を示す図である。 図２に示す予測計算装置の利用衛星決定部における測位衛星の決定方法の一例を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の機能部の１つである精度分布マップ生成部における予測測位精度の施工目標形状の平面図に対する関連付けの一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部における施工予測精度の分布データの生成の一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部における予測測位精度の施工目標形状の平面図に対する関連付けの別の例（施工対象面と機体接地領域が同一である場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部における施工予測精度の分布データの生成の別の例（施工対象面と機体接地領域が同一である場合の例）を示す説明図である。 図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部が生成する精度分布マップの第１例を示す図である。 図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部が生成する精度分布マップの第２例を示す図である。 図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部の一連の処理手順を示すフローチャートの一例である。 図２に示す予測計算装置の一連の処理結果である精度分布マップを異なる予測日時ごとに示した図である。

以下、本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態では、施工主体として想定する作業機械の一例として、油圧ショベルを例に挙げて説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の一実施の形態が演算する施工予測精度の施工主体である作業機械の一例である油圧ショベルの構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の一実施の形態における施工主体として想定する作業機械の一例である油圧ショベルの外観図である。本説明では、オペレータが着座したときの方向を用いている。図１中、符号Ｇは地面（油圧ショベルの接地面）を表している。

図１において、作業機械としての油圧ショベル１００は、自走可能な下部走行体１０１と、下部走行体１０１上に旋回可能に搭載された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２の前部側に上下方向に動作可能に取り付けられたフロント作業装置１０３とを備えている。下部走行体１０１と上部旋回体１０２は、油圧ショベル１００の機体を構成している。下部走行体１０１は、図示しない走行モータによって駆動するクローラ式の走行装置１１１を有している。上部旋回体１０２は、図示しない旋回モータによって下部走行体１０１に対して旋回軸線Ｚを中心に旋回駆動されるように構成されている。油圧ショベル１００は、ＧＮＳＳを利用して自身の位置情報を取得するように構成されている。

上部旋回体１０２は、オペレータが搭乗する運転室１１３、複数の測位衛星（以下、ＧＮＳＳ衛星群と称することがある）からの測位信号（電波）を受信する第１のＧＮＳＳアンテナ（以下、第１のアンテナと称する）１１４及び第２のＧＮＳＳアンテナ（以下、第２のアンテナと称する）１１５、第１のアンテナ１１４及び第２のアンテナ１１５により受信された測位信号を基に地理座標系の上部旋回体１０２の特定部の位置（アンテナ位置）及び上部旋回体１０２の方位角などの測位演算を実行するＧＮＳＳ受信機１１６を備えている。第１のアンテナ１１４及び第２のアンテナ１１５のうち、一方は上部旋回体１０２自身の３次元位置を計測するためのものであり、他方は一方のアンテナからの基線ベクトルを規定して上部旋回体１０２（機体）の方位角を算出するためのものである。２つのアンテナ１１４、１１５は、上部旋回体１０２の位置及び方位の計測を実現可能な限りにおいて、設置位置を問わない。運転室１１３には、油圧ショベル１００を操作するための操作装置（図示せず）や各種情報の表示や入力が可能なモニタ１１７が配置されている。上部旋回体１０２は、図示しない操作装置に入力された操作に応じて油圧ショベル１００の動作を制御するコントローラ１１８を備えている。

フロント作業装置１０３は、複数のリンク部材を互いに垂直方向に回動可能に連結することで構成された多関節型の作業装置である。複数のリンク部材は、例えば、ブーム１２１、アーム１２２、作業具としてのバケット１２３とで構成されている。バケット１２３は爪先１２３ａを有している。ブーム１２１の基端部は、上部旋回体１０２の前部に第１回動軸１２４を介して上下方向に回動可能に接続されている。ブーム１２１の先端部には、アーム１２２の基端部が第２回動軸１２５を介して回動可能に接続されている。アーム１２２の先端部には、バケット１２３が第３回動軸１２６を介して回動可能に接続されている。フロント作業装置１０３の３つの回動軸１２４、１２５、１２６は軸線が平行となるように構成されている。ブーム１２１、アーム１２２、バケット１２３はそれぞれ、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１２７、アームシリンダ１２８、バケットシリンダ１２９によって駆動される。

油圧ショベル１００は、上部旋回体１０２（機体）の姿勢に関する物理量（姿勢情報）を検出する第１姿勢検出装置である第１姿勢センサ１３１を備えている。第１姿勢センサ１３１は、例えば、上部旋回体１０２（機体）の姿勢に関する情報として、上部旋回体１０２の前後方向への傾き（ピッチ角度）、上部旋回体１０２の左右方向（幅方向）への傾き（ロール角度）、上部旋回体１０２の旋回角度を検出する。第１姿勢センサ１３１は、例えば、慣性計測装置（Inertial Measurement Unit：ＩＭＵ）によって構成されており、上部旋回体１０２（機体）の角度、角速度、加速度を計測可能なものである。第１姿勢センサ１３１は、検出情報に応じた検出信号をコントローラ１１８へ出力する。

油圧ショベル１００は、フロント作業装置１０３の姿勢に関する物理量（姿勢情報）を検出する第２姿勢検出装置が設置されている。第２姿勢検出装置は、フロント作業装置１０３の構成部材であるブーム１２１、アーム１２２、バケット１２３のそれぞれの姿勢に関する物理量（姿勢情報）を検出する複数の第２姿勢センサ１３２、１３３、１３４によって構成されている。各第２姿勢センサ１３２、１３３、１３４は、例えば、慣性計測装置（ＩＭＵ）で構成されており、各構成部材１２１、１２２、１２３の角度、角速度、加速度を計測可能なものである。第２姿勢センサ１３２、１３３、１３４は、検出情報に応じた検出信号をコントローラ１１８へ出力する。なお、第２姿勢センサ１３２、１３３、１３４は、フロント作業装置１０３の姿勢情報を検出可能であればよく、角度センサやストロークセンサで構成することも可能である。

次に、本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の一実施の形態のハード構成及び機能構成の概略について図２及び図３を用いて説明する。図２は本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の一実施の形態のハード構成及び機能構成を示すブロック図である。図３は図２に示す予測計算装置の演算処理で用いる施工目標形状の３次元情報を示す平面図と断面図の組合せの図である。これ以降の予測計算装置の説明は、図１に示す油圧ショベルの施工を想定した場合について行う。

図２において、作業機械の施工精度予測計算装置１（以下、予測計算装置と称する）は、油圧ショベル１００（図１参照）による施工の施工精度を予測し、施工精度の予測結果を出力するものである。予測計算装置１は、予測計算装置１の外部に位置する外部入力装置５１及び外部サーバ５２とネットワークを経由して接続されている。また、予測計算装置１は、記録媒体５３とインターフェースを介して接続可能である。また、予測計算装置１は、表示装置５４とインターフェースを介して接続可能である。

外部入力装置５１は、油圧ショベル１００の施工精度の予測を行いたい日時である精度予測日時を利用者の操作によって入力するものであり、入力された精度予測日時の情報を予測計算装置１へ送信する。また、外部入力装置５１は、予測計算装置１の演算処理の実行時に必要な入力操作を予測計算装置１に対して行うように構成することも可能である。

外部サーバ５２は、複数の測位衛星の予測軌道を示す衛星軌道情報を格納しており、格納している衛星軌道情報を予測計算装置１の要求に応じて予測計算装置１へ送信するものである。

記録媒体５３は、油圧ショベル１００の施工による目標の地形形状を示す施工目標形状の立体情報（３次元情報）及び油圧ショベル１００の諸元情報を格納しており、格納している各種情報を予測計算装置１へ出力可能なものである。記録媒体５３は、外部サーバ５２が格納している衛星軌道情報を外部サーバ５２に代わって格納するように構成することも可能である（図２に示す二点鎖線）。

施工目標形状の３次元情報（以下、施工情報と称することがある）は、経度・緯度・楕円体高からなる地理座標系上の位置として定められている。施工目標形状の３次元情報は、例えば図３に示すように、施工目標形状の平面図５３１と断面図５３２との組み合わせとして与えられている。施工目標形状の平面図５３１（以下、目標平面図と称することがある）は、例えば、予め設定された中心線５３１ｃの情報を含んでいる。施工目標形状の断面図５３２（以下、目標断面図と称することがある）は、例えば、目標平面図５３１の中心線５３１ｃに対する法線を含み目標平面図５３１に直交する面で切断した横断面図である。

油圧ショベル１００の諸元情報は、例えば、フロント作業装置１０３の各構成部材（ブーム１２１、アーム１２２、バケット１２３）の寸法、フロント作業装置１０３の各回動軸１２４，１２５、１２６の相対位置、第１のアンテナ１１４及び第２のアンテナ１１５の寸法や相対位置など、油圧ショベル１００の構造物の各種情報（例えば、設計情報）を含んでいる。また、上部旋回体１０２の旋回軸線Ｚと下部走行体１０１が接地する地面Ｇと想定される面との交点Ｏなど情報を含んでいる（図１を参照）。

予測計算装置１は、外部入力装置５１から送信された精度予測日時、外部サーバ５２から送信された衛星軌道情報、記録媒体５３から読み込んだ施工目標形状の３次元情報及び油圧ショベル１００の諸元情報などの各種の情報を基に、施工目標形状の或る領域を油圧ショベル１００が施工する場合を想定したときの油圧ショベル１００の衛星測位の精度を予測し、測位精度の予測結果を用いて施工対象の領域全体に亘る油圧ショベル１００の施工精度の分布マップを生成するものである。予測計算装置１の特長は、油圧ショベル１００のフロント作業装置１０３による施工に特有の影響を考慮した油圧ショベル１００の施工精度の予測分布マップを生成することである。

予測計算装置１は、ハード構成として例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶装置２と、ＣＰＵまたはＭＰＵ等からなる処理装置３とを備えている。記憶装置２には、油圧ショベル１００の施工精度の予測分布マップの生成に必要なプラグラムや各種情報が予め記憶されている。また、記憶装置２は、外部入力装置５１、外部サーバ５２、記録媒体５３からの各種情報を記憶する。処理装置３は、記憶装置２からプログラムや各種情報を適宜読み込み、当該プログラムに従って処理を実行することで各種機能を実現する。

予測計算装置１は、記憶装置２の機能として、第１施工情報記憶部１１及び第２施工情報記憶部１２、諸元情報記憶部１３、軌道情報記憶部１４、予測日時記憶部１５を備えている。予測計算装置１は、処理装置３が実行する機能として、施工情報処理部２１、動作領域演算部２２、作業方位決定部２３、作業位置決定部２４、アンテナ位置演算部２５、上空遮蔽領域演算部２６、衛星配置予測部２７、利用衛星決定部２８、測位精度予測部２９、精度分布マップ生成部３０を有している。

第１施工情報記憶部１１は、記録媒体５３から取り込んだ施工目標形状の３次元情報のうち、施工目標形状の平面図５３１を保持するものである。第２施工情報記憶部１２は、記録媒体５３から取り込んだ施工目標形状の３次元情報のうち、施工目標形状の断面図５３２を保持するものである。諸元情報記憶部１３は、記録媒体５３から取り込んだ油圧ショベル１００の諸元情報を保持するものである。軌道情報記憶部１４は、外部サーバ５２から受信した衛星軌道情報を保持するものである。予測日時記憶部１５は、外部入力装置５１から受信した精度予測日時の情報を保持するものである。

軌道情報記憶部１４により保持された衛星軌道情報の中には、情報が古いことなどの理由により、衛星測位の精度予測の演算の利用に適さないものがある。そこで、予測計算装置１は、受信した衛星軌道情報が利用不適格である場合に、外部サーバ５２に対して適切な衛星軌道情報を送信するよう要求するように構成されている。なお、予測計算装置１は、軌道情報記憶部１４に保持する衛星軌道情報が精度予測の演算に適さない旨の警告を表示装置５４などへ出力するように構成することも可能である。

上述の機能部２１～３０を有する処理装置３の処理は、概略すると、３次元情報の施工目標形状を複数に区分するように設定した複数の断面の各々において所定の条件を想定したときの油圧ショベル１００の位置及び方位を予測時の作業位置及び作業方位として設定し、当該作業位置及び作業方位にある油圧ショベル１００の施工時にアンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽される領域（以下、アンテナ上空遮蔽領域と称することがある）を演算し、演算結果のアンテナ上空遮蔽領域を基に選択した測位衛星を利用することを想定したときの測位精度を予測し、予測結果の測位精度を当該作業位置及び作業方位にある油圧ショベル１００の施工可能な領域の施工精度と対応づけることで、最終的に、施工対象面の全体に亘る施工精度の予測分布マップを生成するものである。これらの一連の処理は、測位対象の位置と施工対象面の位置の乖離や油圧ショベル１００の作業位置及び作業方位の相違による測位精度の変化など、油圧ショベル１００の施工に特有の影響を考慮したものとなっている。

なお、本実施の形態においては、油圧ショベル１００の作業位置の設定条件として、例えば、衛星測位の精度に最も悪影響を与える状況を用いている。これは、油圧ショベル１００の実際の施工時の施工精度が予測計算装置１の演算結果の施工予測精度よりも低くなることを回避するためである。つまり、予測計算装置１の演算は、油圧ショベル１００の実際の施工時に確保可能な施工精度を提示可能とすることを意図したものである。

次に、本発明の作業機械の施工精度予測計算装置の一実施の形態における処理装置の各機能部の詳細について説明する。先ず、予測計算装置の施工情報処理部の機能について図３～図５Ｂを用いて説明する。図４は図２に示す予測計算装置の施工情報処理部における施工対象面及び機体接地領域の設定例を示す説明図である。図５Ａは図２に示す予測計算装置の施工情報処理部における施工対象面及び機体接地領域の区分方法（施工目標形状に対する複数の断面の設定方法）の第１例を示す説明図である。図５Ｂは図２に示す予測計算装置の施工情報処理部における施工対象面及び機体接地領域の区分方法（施工目標形状に対する複数の断面の設定方法）の第２例を示す説明図である。

施工情報処理部２１は、第２施工情報記憶部１２に保持されている施工情報としての施工目標形状の断面図５３２（目標断面図）に対して、予測計算装置１の利用者による入力に応じて施工対象面及び機体接地領域を設定するものである。施工対象面は、施工目標形状の一部分の領域であり、油圧ショベル１００の施工精度を予測する対象領域である。機体接地領域は、油圧ショベル１００の施工対象面の施工時に油圧ショベル１００の機体（下部走行体１０１）の接地が想定される領域である。施工情報処理部２１は、さらに、目標断面図５３２に設定された施工対象面及び機体接地領域を施工目標形状の平面図５３１（目標平面図）に対しても設定する。

例えば、図３の下図に示す施工目標形状の断面図５３２において、利用者の入力に応じて、施工対象面として面Ａ（傾斜面）を設定すると共に、機体接地領域として面Ｂを設定する。さらに、図３の上図に示す施工目標形状の平面図５３１に対して、断面図５３２の面Ａに対応する面Ａを施工対象面として設定すると共に、断面図５３２の面Ｂに対応する面Ｂを機体接地領域として設定する。施工情報処理部２１は、設定した施工対象面及び機体接地領域の情報を第１施工情報記憶部１１及び第２施工情報記憶部１２に記憶させる。なお、予測計算装置１に対する入力は、外部入力装置５１を介して行うことが可能である。

上述の例では、図３に示す断面図５３２における施工目標形状の面Ｂが機体接地領域として設定されている。しかし、機体接地領域として、施工前の面や施工途中で形成された現状の面など施工目標形状とは異なる任意の面を設定することが可能である。例えば、図４に示すように、施工目標形状の面Ｂを垂直方向の上側にオフセットし、面Ｂと並行な方向に施工目標形状の面Ａまで延伸させた第１仮想面Ｂ１を機体接地領域として設定することが可能である。また、施工目標形状の面Ｂを垂直方向の下側にオフセットし、面Ｂと並行な方向に面Ａの延伸面まで延伸させた第２仮想面Ｂ２を機体接地領域として設定することも可能である。

また、上述の例では、施工対象面と機体接地領域が図３に示す目標平面図５３１及び目標断面図５３２における面Ａと面Ｂの異なる領域に設定されている。しかし、施工対象面と機体接地領域を図３に示す目標平面図５３１及び目標断面図５３２における同一の面Ｂに対して設定することも可能である。

施工情報処理部２１は、さらに、予測計算装置１の利用者による入力に応じて、目標平面図５３１に設定された施工対象面及び機体接地領域を複数に区分するように複数の断面Ｆを設定する。施工情報処理部２１は、設定した複数の断面Ｆの情報を第１施工情報記憶部１１に記憶させる。予測計算装置１への入力は、外部入力装置５１を介して行うことが可能である。

具体的には、例えば、施工対象面又は機体接地領域の区分数Ｎが入力される構成が可能である。この場合、目標平面図５３１における施工対象面である面Ａ又は機体接地領域である面ＢをＮ個に区分する複数の断面Ｆ（ｘ）を中心線５３１ｃに沿って配置する。Ｎは自然数であり、ｘ＝１～Ｎ＋１となる。例えば、図５Ａに示すように、Ｎ＋１個の断面Ｆ（ｘ）が中心線５３１ｃに対して直交すると共に中心線５３１ｃに沿って等間隔Ｉになるように配置される。すなわち、各断面Ｆ（ｘ）は、施工対象面の面Ａ又は機体接地領域の面Ｂを横切る施工目標形状の横断面となる。この場合、隣接する断面Ｆ（ｘ）間の距離Ｉは、中心線５３１ｃの長さＬｃをＮ分割したものとなる。

また、施工対象面又は機体接地領域を複数に区分する断面Ｆ間の距離Ｄが入力される構成も可能である。隣り合う断面Ｆ間の距離Ｄを規定する基準点としては、目標断面図５３２における施工対象面の面Ａの法肩上の点α及び法尻上の点β（図５Ｂの下図を参照）並びに目標平面図５３１における機体接地領域の面Ｂ上の中心線５３１ｃと断面Ｆ（ｘ）との交点の３つのうちの何れか１つを選択することが考えられる。例えば、図５Ｂの上図に示すように、目標平面図５３１における面Ａの法尻上の点β（ｘ）と点β（ｘ＋１）との間の距離がＤとなるように断面Ｆ（ｘ）の位置が設定されている。この場合、施工対象面の区分数Ｎ及び断面Ｆの数（Ｎ＋１）は入力される断面Ｆ間の距離Ｄに応じて決定されることになる。

次に、予測計算装置の動作領域演算部の機能について図６～図９を用いて説明する。図６は図１に示す油圧ショベルのフロント作業装置の姿勢の規定方法を示す説明図である。図７はＧＮＳＳアンテナの上空視界におけるフロント作業装置の遮蔽領域及びそれ以外の可視領域を示す説明図である。図８は図２に示す予測計算装置の動作領域演算部におけるアンテナ上空の遮蔽領域が最大になるブームの姿勢の算出方法を示す説明図である。図９は図２に示す予測計算装置の動作領域演算部の演算結果であるフロント作業装置の上空最大遮蔽時動作領域を示す説明図である。

動作領域演算部２２は、諸元情報記憶部１３が保持する油圧ショベル１００の諸元情報を用いて、フロント作業装置１０３の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆを演算するものである。上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆとは、フロント作業装置１０３により遮蔽されるアンテナ１１４、１１５の上空視界の領域（面積）が最大になるときのフロント作業装置１０３の姿勢からブーム１２１の姿勢を維持したままでブーム１２１以外の構成部材であるアーム１２２及びバケット１２３を動作させたときに、フロント作業装置１０３の先端であるバケット１２３の爪先１２３ａの到達限界の軌跡よりもブーム１２１側に位置する領域である（図９参照）。

上空最大遮蔽時動作領域は、例えば、次のことを考慮して算出されるものである。図１に示す油圧ショベル１００においては、フロント作業装置１０３の構成部材のうち、アンテナ１１４、１１５の上空視界への射影面積に最も大きな影響を及ぼすものは、ブーム１２１である。一方、アーム１２２及びバケット１２３のアンテナ１１４、１１５の上空視界への射影面積に及ぼす影響は、ブーム１２１に比べると僅かである。そこで、アンテナ１１４、１１５の上空視界の遮蔽領域が最大となるフロント作業装置１０３の姿勢を算出する手法として、演算の簡易化を図るために、影響の少ないアーム及びバケットの姿勢は固定状態とする一方、影響の大きなブームの姿勢のみを変化させたときに遮蔽領域が最大となる姿勢を採用することとしている。

具体的には、動作領域演算部２２は、例えば次のようなに上空最大遮蔽時動作領域を算出する。

前提として、フロント作業装置１０３の姿勢を各構成部材（ブーム１２１、アーム１２２、バケット１２３）の相対角度として規定する。具体的には、図６に示すように、ブーム１２１の姿勢としてのブーム角度∠Ｂｍを上部旋回体１０２の基準面１０２ａに対する第１回動軸１２４と第２回動軸１２５とを結ぶ線分Ｓ１のなす角度として規定する。アーム１２２の姿勢としてのアーム角度∠Ａｍを線分Ｓ１に対する第２回動軸１２５と第３回動軸１２６とを結ぶ線分Ｓ２のなす角度として規定する。バケット１２３の姿勢としてのバケット角度∠Ｂｋを線分Ｓ２に対する第３回動軸１２６とバケット１２３の爪先１２３ａとを結ぶ線分Ｓ３のなす角度として規定する。

フロント作業装置１０３の姿勢を上述のように規定したときに、ブーム１２１の線分Ｓ１をアンテナ１１４、１１５に最も接近させたときのブーム角度∠Ｂｍを求める。このときのブーム角度を∠Ｂｍ（α）とする。すなわち、∠Ｂｍ（α）は、ブーム１２１によるアンテナ上空の遮蔽領域（面積）が最大となるブーム角度である。

次に、ブーム角度を∠Ｂｍ（α）に維持したままで第３回動軸１２６をアンテナ１１４、１１５に最も接近させたときのアーム角度∠Ａｍを求める。このときのアーム角度を∠Ａｍ（α）とする。∠Ａｍ（α）は、ブーム角度が∠Ｂｍ（α）のときに、アーム１２２によるアンテナ上空の遮蔽領域（面積）が最大となるアーム角度となる。

次いで、ブーム角度及びアーム角度をそれぞれ∠Ｂｍ（α）及び∠Ａｍ（α）に維持したままでバケット１２３の爪先１２３ａをアンテナ１１４、１１５に最も接近させたときのバケット角度∠Ｂｋを求める。このときのバケット角度を∠Ｂｋ（α）とする。∠Ｂｋ（α）は、ブーム角度及びアーム角度がそれぞれ∠Ｂｍ（α）及び∠Ａｍ（α）のときに、バケット１２３によるアンテナ上空の遮蔽領域（面積）が最大となるバケット角度となる。

ここで、演算結果であるブーム角度∠Ｂｍ（α）、アーム角度∠Ａｍ（α）、バケット角度∠Ｂｋ（α）並びに記憶装置２に保持されている油圧ショベル１００の諸元情報を用いることで、アンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽される領域及びアンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽されなることがない領域である可視領域を求める。例えば、図７に示すように、アンテナ１１４（１１５）の上空視界Ｒｂ（円内領域）に対して、フロント作業装置１０３の遮蔽領域Ｍｆ（斜線領域）及びそれ以外の可視領域Ｖ（ドット領域）が得られる。アンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒｂは、油圧ショベル１００の機体基準座標系における仰角が動径座標に、機体基準座標における方位角が角度座標に設定された極座標として表されている。方位角に関しては、機体（上部旋回体１０２）の前方向（ｆｒｏｎｔ）、機体の右方向（Ｒｉｇｈｔ）、機体の後方（Ｒｅａｒ）、機体の左方向（Ｌｅｆｔ）を、例えば図７に示すように設定している。

続いて、図８に示すように、アーム角度及びバケット角度をそれぞれ∠Ａｍ（α）及び∠Ｂｋ（α）に維持したままでブーム角度∠Ｂｍを変化させたときに、フロント作業装置１０３の遮蔽領域Ｍｆが最大値となるブーム角度∠Ｂｍ（β）を求める。このブーム角度∠Ｂｍ（β）をフロント作業装置１０３によるアンテナ上空の遮蔽領域Ｍｆ（面積）を最大にするブーム１２１の姿勢とする。つまり、ブーム角度∠Ｂｍ（β）をフロント作業装置１０３の作業時に衛星測位の精度に最も悪影響を及ぼす姿勢とみなしている。

さらに、ブーム１２１がブーム角度∠Ｂｍ（β）を維持したままでブーム１２１以外のアーム１２２及びバケット１２３を動作させたときに、フロント作業装置１０３の先端であるバケット１２３の爪先１２３ａの到達限界の軌跡よりもブーム１２１側に位置する領域を、フロント作業装置１０３の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆとして算出する。換言すると、上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆは、ブーム１２１の姿勢を維持したままでアーム１２２及びバケット１２３を動作させたときのフロント作業装置１０３が占める動作領域である。

上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆは、例えば図９に示すように、上部旋回体１０２の旋回軸線Ｚと下部走行体１０１（機体）の接地面Ｇとの交点Ｏを原点とし、油圧ショベル１０１（上部旋回体１０２）の矢状面を与える座標上に設定される。すなわち、上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆとは、ブーム１２１のブーム角度∠Ｂｍを一意（ここでは、∠Ｂｍ（β））に定めた状態のフロント作業装置１０３の先端（バケット１２３の爪先１２３ａ）の到達限界の軌跡（図９に示す破線）よりもブーム１２１側に位置する上部旋回体１０２）の矢状面内における領域（図９に示す斜線領域）である。

上述の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆの演算では、油圧ショベル１００の諸元情報として少なくとも、フロント作業装置１０３の各構成部材１２１、１２２、１２３や各回動軸１２４、１２５、１２６の寸法や相対位置の情報（図６参照）、アンテナ１１４の寸法や相対位置の情報（図６参照）、交点Ｏの位置（座標の原点）の情報（図９参照）を必要とする。演算結果の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆは、例えば、諸元情報記憶部１３に保持される。

次に、予測計算装置の作業方位決定部、作業位置決定部、アンテナ位置演算部の機能について図５Ａ、図５Ｂ、図１０～図１２を用いて説明する。図１０は図２に示す予測計算装置の作業位置決定部の作業位置の演算方法の一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。図１１は図２に示す予測計算装置の作業位置決定部の演算結果である作業位置を施工目標形状の平面図に示した図である。図１２は図２に示す予測計算装置の作業位置決定部の作業位置の演算方法の別の一例（施工対象面と機体接地領域が同一である場合の例）を示す説明図である。また、図１０などこれ以降の図中の断面図内に現れる油圧ショベルの各構成部材に対して、図１に示す油圧ショベルの各構成部材に対応した符号を付すことにする。

作業方位決定部２３及び作業位置決定部２４は、施工情報処理部２１の処理結果である施工目標形状の平面図５３１及び断面図５３２、並びに、動作領域演算部２２の演算結果である上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆを用いて、三次元空間内における油圧ショベル１００の作業方位及び作業位置を設定する。また、アンテナ位置演算２５は、作業方位決定部２３が設定した作業方位および作業位置決定部２４が設定した作業位置、並びに、諸元情報記憶部１３に保持されているアンテナ１１４、１１５を含む油圧ショベル１００の諸元情報を用いて、三次元空間内における油圧ショベル１００の施工時に想定されるアンテナ１１４、１１５の位置を演算する。つまり、作業方位決定部と作業位置決定部とアンテナ位置演算部の３つの機能部の処理により、油圧ショベル１００の施工精度の予測時のアンテナ１１４、１１５の位置を一意に決定するものである。作業方位決定部２３、作業位置決定部２４、アンテナ位置演算２５の具体的な処理は、以下のとおりである。

作業方位決定部２３は、油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が異なる領域に設定されている場合と同一の領域に設定されている場合とで、油圧ショベル１００の作業方位の設定方法が異なる。

施工対象面と機体接地領域が異なる領域に設定されている場合、例えば、図３に示す面Ａ及び面Ｂがそれぞれ施工対象面及び機体接地領域として設定されている場合には、作業方位決定部２３は、施工情報処理部２１の処理結果である図５Ａ又は図５Ｂに示す施工目標形状の平面図５３１の各断面Ｆ（ｘ）上において、各断面Ｆ（ｘ）に平行な方向かつ面Ｂに沿って面Ｂから面Ａに向かう方向を上部旋回体１０２（油圧ショベル１００）の作業方位として設定する。すなわち、施工目標形状の断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）において（図５Ｂの下図参照）、上部旋回体１０２が面Ａに正対して施工することを想定したときの方位を上部旋回体１０２（油圧ショベル１００）の作業方位として設定している。

また、施工対象面と機体接地領域が同一の領域に設定されている場合、例えば、図３に示す面Ｂが施工対象面および機体接地領域として設定されている場合には、作業方位決定部２３は、油圧ショベル１００の作業方位を一意に設定しない。すなわち、作業方位決定部２３は、油圧ショベル１００の作業方位の演算を実行しない。油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が同一の領域である場合、油圧ショベル１００の位置が確定しても、油圧ショベル１００は３６０°の全範囲に亘って作業（任意の方向の作業）が可能である。そこで、油圧ショベル１００の作業方位を一意に確定させずとも、作業位置決定部２４及びアンテナ位置演算２５の後述の演算によってアンテナ１１４（１１５）の位置の設定が可能となるように構成されている。

作業位置決定部２４も、油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が異なる領域に設定されている場合と同一の領域に設定されている場合とで、油圧ショベル１００の作業位置の設定方法が異なる。

施工対象面と機体接地領域が異なる領域に設定されている場合、例えば、図３に示す面Ａ及び面Ｂがそれぞれ施工対象面及び機体接地領域として設定されている場合には、作業位置決定部２４は、動作領域演算部２２の演算結果である上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆ、及び、施工情報処理部２１の処理結果である施工目標形状の断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）を用いて、油圧ショベル１００の３次元空間の作業位置を設定する。

例えば、図９に示す作業フロント作業装置１０３の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆを図５Ｂの下図に示す断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）に適用することで、図１０に示すような上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆと施工対象面である面Ａとの位置関係（距離Ｄｆ）を規定する。具体的には、図１０に示す断面Ｆ（ｘ）内において、下部走行体１０１（機体）が面Ｂ（機体接地領域）上に位置する制約条件の下で面Ａ（施工対象面）に正対した状態で作業することを想定する。作業位置決定部２４は、上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆが面Ａ（施工対象面）に重なることなく当該上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆと面Ａ（施工対象面）との距離Ｄｆが最小になる下部走行体１０１（機体）の位置を油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）として算出する。油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）は、例えば、上部旋回体１０２の旋回軸線Ｚと下部走行体１０１の機体接地領域（面Ｂ）との交点Ｏの位置である。

なお、油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を決定する当該距離Ｄｆの最小値は、通常、０である。しかし、施工対象面の面Ａと油圧ショベル１００との間に障害物（例えば、溝など）が存在している場合には、油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を決定する当該距離Ｄｆの最小値が０にならないことがある。

作業位置決定部２４は、施工目標形状の断面図５３２としての断面Ｆ（１）から断面Ｆ（Ｎ＋１）までの各断面Ｆ（ｘ）に対して油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を設定する。作業位置決定部２４は、断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）上に設定された各作業位置Ｃ（ｘ）を用いて、施工情報処理部２１の処理結果である施工目標形状の平面図５３１における作業位置Ｃ（ｘ）を設定する。すなわち、図１１に示すように、平面図５３１において、断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）上に設定された各作業位置Ｃ（ｘ）に応じて断面Ｆ（１）から断面Ｆ（Ｎ＋１）までの全ての断面Ｆ（ｘ）上の作業位置Ｃ（ｘ）が定まる。

このように、油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）は、油圧ショベル１００が面Ｂ（機体接地領域）上に位置して面Ａ（施工対象面）に正対したときに、油圧ショベル１００の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆが面Ａ（施工対象面）に重なることなく当該上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆと面Ａ（施工対象面）との距離Ｄｆが最小になる油圧ショベル１００の位置として設定される。このような油圧ショベル１０１の作業位置の設定は、下部走行体１０１が機体接地領域（面Ｂ）に位置する状態でフロント作業装置１０３が面Ａ（施工対象面）に対して下方に侵入せずに施工することを想定したときに、フロント作業装置１０３により遮蔽されるアンテナ１１４（１１５）の上空視界の領域が最大となるときの下部走行体１０１の位置として設定することと同義である。したがって、当該作業位置Ｃ（ｘ）は、衛星測位の精度が最も低下する懸念がある条件下で施工することを想定したときの下部走行体１０１（機体）の位置である。

また、作業位置決定部２４は、施工対象面と機体接地領域が同一の領域に設定されている場合、例えば、図３に示す面Ｂが施工対象面および機体接地領域として設定されている場合には、図１２に示すように、施工情報処理部２１の処理結果である施工目標形状の平面図５３１における中心線５３１ｃと各断面Ｆ（ｘ）との交点を油圧ショベル１００（機体）の作業位置Ｃ（ｘ）として設定する。施工対象面および機体接地領域が同一の面Ｂである場合、上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆが面Ｂ（施工対象面）に重なることはない。また、当該上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆと面Ｂ（施工対象面）との最小距離は、油圧ショベル１００の任意の方位において略同じになる。そのため、上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆを用いて油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を設定することができない。また、油圧ショベル１００（機体）の方位を３６０°の全範囲に設定が可能として、作業方位決定部２３は油圧ショベル１００（機体）の作業方位を一意に確定しない。これらのことから、施工目標形状の各断面Ｆ（ｘ）において油圧ショベル１００の作業方位がいずれの方向であってもフロント作業装置１０３による面Ｂ（施工対象面）の施工が可能となる油圧ショベル１００の位置として中心線５３１ｃ上の点を選択することで、油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を設定している。

アンテナ位置演算２５は、油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が異なる領域に設定されている場合には、作業方位決定部２３が設定した作業方位および作業位置決定部２４が設定した作業位置Ｃ（ｘ）、並びに、諸元情報記憶部１３に保持されている油圧ショベル１００の諸元情報を用いて、三次元空間内における油圧ショベル１００のアンテナ１１４（１１５）の位置を演算する。油圧ショベル１００の方位及び位置が定まると、油圧ショベル１００の各構造物の相対的な位置関係（諸元情報記憶部１３の情報）からアンテナ１１４（１１５）の三次元空間内の位置を算出すること可能である。

また、アンテナ位置演算２５は、油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が同一の領域に設定されている場合には、作業位置決定部２４が設定した作業位置Ｃ（ｘ）、及び、諸元情報記憶部１３に保持されている油圧ショベル１００の情報を用いて、三次元空間内における油圧ショベル１００の施工時のアンテナ１１４（１１５）の平均位置Ａｐ（ｘ）を演算する。具体的には、アンテナ１１４（１１５）の平均位置Ａｐ（ｘ）は、油圧ショベル１００が作業位置Ｃ（ｘ）にあり、且つ、油圧ショベル１００の方位が全範囲（３６０°）可能である場合を想定したときに、アンテナ１１４（１１５）の位置する地点の平均として算出される。すなわち、アンテナ１１４（１１５）の平均位置Ａｐ（ｘ）は、施工目標形状の断面図５３２における油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を基準として、断面図５３２の面Ｂ（施工対象面及び機体接地領域）からの高さがアンテナ１１４（１１５）の高さと同じ位置となる（後述の図１４参照）。

次に、予測計算装置の上空遮蔽領域演算部の機能について図１３～図１４を用いて説明する。図１３は図２に示す予測計算装置の上空遮蔽領域演算部の演算方法の一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。図１４は図２に示す予測計算装置の上空遮蔽領域演算部の演算方法の別の例（施工対象面と機体接地領域が同じ場合の例）を示す説明図である。

上空遮蔽領域演算部２６は、施工情報処理部２１の処理結果である施工目標形状の断面図５３２、作業位置決定部２４の演算結果である油圧ショベル１００（機体）の作業位置Ｃ（ｘ）、諸元情報記憶部１３に保持されている油圧ショベル１００の諸元情報を用いて、フロント作業装置１０３が施工対象面を施工すると想定したときに、アンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽される領域（以下、アンテナ上空の遮蔽領域と称することがある）を演算する。アンテナ上空の遮蔽領域は、油圧ショベル１００の施工時に衛星測位の精度に影響を与えるものである。具体的には、上空遮蔽領域演算部２６は以下の処理を実行する。

上空遮蔽領域演算部２６は、施工目標形状の断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）において、下部走行体１０１（機体）が作業位置Ｃ（ｘ）に位置した状態にある油圧ショベル１００のフロント作業装置１０３の先端（バケット１２３の爪先１２３ａ）を施工対象面上に沿って動作させる（施工対象面の位置となる状態を維持して移動させる）という条件下において、フロント作業装置１０３の取り得る多数又は全ての姿勢（以下、フロント姿勢群と称することがある）を演算する。さらに、フロント作業装置１０３が演算結果のフロント姿勢群の姿勢をとるときに、アンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽され得る領域をアンテナ上空の遮蔽領域Ｓｂ（ｘ）として算出する。

施工対象面と機体接地領域が異なる領域に設定されている場合、例えば、図３に示す面Ａ及び面Ｂがそれぞれ施工対象面及び機体接地領域として設定されている場合には、図１３に示すように、施工目標形状の断面図５３２の断面Ｆ（ｘ）において、油圧ショベル１００が作業位置Ｃ（ｘ）に位置した状態で施工対象面である面Ａにバケット１２３の爪先１２３ａが接するという条件を満たすフロント姿勢群（図１３では、２つの姿勢のみを図示）を算出する。フロント姿勢群は、例えば、ブーム１２１のブーム角度、アーム１２２のアーム角度、バケット１２３のバケット角度の各範囲として算出する。さらに、アンテナ１１４（１１５）の上空視界が当該フロント姿勢群のときにフロント作業装置１０３により遮蔽され得る領域をアンテナ上空の遮蔽領域Ｓｂ（ｘ）として算出する。

また、油圧ショベル１００の施工対象面及び機体接地領域が同一の領域の面Ｂに設定されている場合には、図１４に示すように、施工目標形状の断面図５３２の断面Ｆ（ｘ）において、油圧ショベル１００が作業位置Ｃ（ｘ）に位置した状態で施工対象面である面Ｂにバケット１２３の爪先１２３ａが接するという条件を満たすフロント姿勢群（図１４では、１つの姿勢のみを図示）を算出する。さらに、アンテナ１１４、１１５の上空視界が当該フロント姿勢群のときにフロント作業装置１０３により遮蔽され得る領域をアンテナ上空の遮蔽領域Ｓｂ（ｘ）として算出する。なお、施工対象面が機体接地領域と同一の領域の場合には、当該フロント姿勢群のときに遮蔽され得る領域が極めて狭いと想定される場合がある。この場合、アンテナ上空の遮蔽領域Ｓｂの演算を省略することも可能である。

次に、予測計算装置の衛星配置予測部及び利用衛星決定部の機能について図１５～図１７を用いて説明する。図１５は図２に示す予測計算装置の衛星配置予測部の演算結果であるＧＮＳＳアンテナの上空視界における測位衛星の配置の一例を示す図である。図１６は図２に示す予測計算装置の機能部の１つである利用衛星決定部において用いるＧＮＳＳアンテナの上空視界の遮蔽領域及び可視領域の一例を示す図である。図１７は図２に示す予測計算装置の利用衛星決定部における測位衛星の決定方法の一例を示す説明図である。

衛星配置予測部２７は、軌道情報記憶部１４からの衛星軌道情報、予測日時記憶部１５からの予測日時情報、アンテナ位置演算部２５の演算結果であるアンテナ１１４、１１５の３次元位置情報を用いて、アンテナ１１４、１１５の上空視界における複数の測位衛星の配置情報を演算する。具体的には、衛星配置予測部２７は、衛星軌道情報及び予測日時情報を基に当該予測日時の複数の測位衛星（以下、ＧＮＳＳ衛星群と称することがある）の位置を算出し、アンテナ１１４、１１５の３次元位置情報を基にアンテナ１１４、１１５の上空視界を定め、当該上空視界におけるＧＮＳＳ衛星群の配置を予測する。衛星配置予測部２７の予測は、例えば、図１５に示すような上空視界Ｒｇ１（ｘ）内のＧＮＳＳ衛星群の配置として表現可能である。図１５に示す上空視界Ｒｇ１（ｘ）は、例えば地平基準座標における仰角が動径座標に、方位角が角度座標に設定される極座標として表される。

利用衛星決定部２８は、作業方位決定部２４の設定、上空遮蔽領域演算部２６の演算結果、衛星配置予測部２７の予測結果を基に、油圧ショベル１００の衛星測位の演算に用いるＧＮＳＳ衛星を決定するものである。具体的には、利用衛星決定部２８は以下の処理を実行する。

第１に、利用衛星決定部２８は、上空遮蔽領域演算部２６の演算結果である施工目標形状の断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）におけるアンテナ上空の遮蔽領域Ｓｂ（ｘ）及び作業方位決定部２４により設定された油圧ショベル１００の作業方位を基に、地平基準座標系上のアンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒｇ２（ｘ）におけるアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）を算出する。このアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）は、上部旋回体１０２（機体）が設定された作業位置Ｃ（ｘ）にあると共に設定された作業方位を向くという状態にある油圧ショベル１００がフロント作業装置１０３により施工対象面を施工することを想定したときに、アンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒｇ２（ｘ）がフロント作業装置１０３によって遮蔽される領域と同義である。さらに、地平基準座標系の上空視界Ｒｇ２（ｘ）において、フロント作業装置１０３により遮蔽されることがないアンテナ上空遮蔽領域以外の可視領域Ｖ（ｘ）を算出する。油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が異なる領域に設定されている場合には、例えば、図１６に示すような上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）及び可視領域Ｖ（ｘ）となる上空視界Ｒｇ２（ｘ）が得られる。図１６に示す上空視界Ｒｇ２（ｘ）は、地平基準座標における仰角が動径座標に、地平基準座標における方位角が角度座標に設定される極座標として表されている。

第２に、利用衛星決定部２８は、演算結果のアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）及び可視領域Ｖ（ｘ）を含む上空視界Ｒｇ２（ｘ）に対して衛星配置予測部２７の予測結果の上空視界Ｒｇ１（ｘ）におけるＧＮＳＳ衛星群の配置を重ね合わせることで、予測日時において可視領域Ｖ（ｘ）内に位置すると予測されるＧＮＳＳ衛星群Ｇ（ｘ）を算出する。例えば、図１６に示すアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）及び可視領域Ｖ（ｘ）の上空視界Ｒｇ２（ｘ）に対して図１５に示す上空視界Ｒｇ１（ｘ）の測位衛星群の配置を重ね合わせることで、図１７に示すように、上空視界Ｒ（ｘ）内に配置されているＧＮＳＳ衛星群の中から、可視領域Ｖ（ｘ）に位置するＧＮＳＳ衛星群Ｇ（ｘ）のみを測位精度の演算に利用する測位衛星として選択することが可能となる。

次に、予測計算装置の測位精度予測部及び精度分布マップ生成部の機能について図１８～図２３を用いて説明する。図１８は図２に示す予測計算装置の機能部の精度分布マップ生成部における予測精度の分布データの生成の第１手順の一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。図１９は図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部における予測精度の分布データの生成の第２手順の一例（施工対象面と機体接地領域が異なる場合の例）を示す説明図である。図２０は図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部における予測精度の分布データの生成の第１手順の別の例（施工対象面と機体接地領域が同じ場合の例）を示す説明図である。図２１は図２に示す予測計算装置の精度分布マップ生成部における予測精度の分布データの生成の第２手順の別の例（施工対象面と機体接地領域が同じ場合の例）を示す説明図である。

測位精度予測部２９は、利用衛星決定部２８により決定された測位衛星群Ｇ（ｘ）の利用を想定したときの測位精度を予測する。この測位精度予測部２９の予測結果は、油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が異なる場合には、上部旋回体１０２（機体）が設定された作業位置Ｃ（ｘ）にあると共に設定された作業方位を向くという状態にある油圧ショベル１００のアンテナ１１４、１１５が利用衛星決定部２８により決定された測位衛星群Ｇ（ｘ）からの測位信号を受信して測位演算を行うことを想定したときに得られる予測測位精度Ｑ（ｘ）である。また、当該施工対象面と機体接地領域が同一である場合には、上部旋回体１０２（機体）が設定された作業位置Ｃ（ｘ）にあると共にアンテナ１１４、１１５が平均位置Ａｐ（ｘ）にあるという状態の油圧ショベル１００のアンテナ１１４、１１５が利用衛星決定部２８により決定された測位衛星群Ｇ（ｘ）からの測位信号を受信して測位演算を行うことを想定したときに得られる予測測位精度Ｑ（ｘ）である。測位精度予測部２９は、設定した作業位置Ｃ（ｘ）の全て（ｘ＝１，２，…、Ｎ＋１）に対して予測測位精度を演算する。

精度分布マップ生成部３０は、測位精度予測部２９の予測結果である予測測位精度Ｑ（ｘ）を当該作業位置及び作業方位にある油圧ショベル１００の施工可能な施工対象面の一区域における施工精度と対応づけることで、施工対象領域全体に亘る施工予測精度を示す分布マップを生成するものである。具体的には、精度分布マップ生成部３０は以下の処理を実行する。

第１に、精度分布マップ生成部３０は、測位精度予測部２９の演算結果の全てを施工目標形状の平面図５３１に関連付けることで、施工対象面の全体に亘る施工予測精度の分布データを生成する。具体的には、施工目標形状の平面図５３１の各断面Ｆ（ｘ）上の作業位置Ｃ（ｘ）に対して測位精度予測部２９の演算結果の予測測位精度Ｑ（ｘ）を関連付ける。さらに、施工目標形状の平面図５３１における施工対象面を複数に区分し、施工対象面の各区域を施工可能な作業位置Ｃ（ｘ）に対応する予測測位精度Ｑ（ｘ）を当該区域の施工予測精度として関連付ける。

例えば、施工目標形状の平面図５３１において、油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が異なる場合、図１８に示すように、法肩α（ｋ）、法尻β（ｋ）、作業位置Ｃ（ｋ）を含む断面Ｆ（ｋ）、及び、法肩α（ｋ＋１）、法尻β（ｋ＋１）、作業位置Ｃ（ｋ＋１）を含む断面Ｆ（ｋ＋１）を、測位精度予測部２９の演算結果の予測測位精度Ｑ（ｋ）及び予測測位精度Ｑ（ｋ＋１）と関連付ける。ここで、ｋは、１、２、…、Ｎのうちの任意の１つである。さらに、法肩α（ｋ）と法肩α（ｋ＋１）の中点、法尻β（ｋ）と法尻β（ｋ＋１）の中点、作業位置Ｃ（ｋ）と作業位置Ｃ（ｋ＋１）の中点のうちの２点を結ぶ断面Ｆ（ｋ）ｍを求める。さらに、施工目標形状の平面図５３１において、図１９に示すように、断面Ｆ（ｋ）と断面Ｆ（ｋ）ｍとに囲まれた施工対象面の面Ａ上の区域Ａ（ｋ）を設定し、設定した区域Ａ（ｋ）の施工予測精度として作業位置Ｃ（ｋ）の予測測位精度Ｑ（ｋ）を関連付ける。また、断面Ｆ（ｋ＋１）と断面Ｆ（ｋ）ｍとに囲まれた施工対象面の面Ａ上の区域Ａ（ｋ＋１）を設定し、設定した区域Ａ（ｋ＋１）の施工予測精度として作業位置Ｃ（ｋ＋１）の予測測位精度Ｑ（ｋ＋１）を関連付ける。施工目標形状の平面図５３１の各断面Ｆ（ｘ）の全てに対して上述の処理を行うことで、施工対象面の面Ａを複数に区分した各区域Ａ（ｘ）の全てに対して施工予測精度を関連づける。これにより、施工対象面の面Ａ全体に亘る施工予測精度の分布データを生成される。これは、上部旋回体１０２（機体）が設定された作業位置Ｃ（ｘ）にあると共に設定された作業方位を向くという状態にある油圧ショベル１００のフロント作業装置１０３が施工可能である施工対象面の一区域Ａ（ｘ）に対する施工精度として測位精度予測部２９の演算結果の予測測位精度Ｑ（ｋ）を割り当てることと同義である。

また、施工目標形状の平面図５３１において、油圧ショベル１００の施工対象面と機体接地領域が同一である場合、図２０に示すように、作業位置Ｃ（ｋ－１）を含む断面Ｆ（ｋ－１）、作業位置Ｃ（ｋ）を含む断面Ｆ（ｋ）、及び、作業位置Ｃ（ｋ＋１）を含む断面Ｆ（ｋ＋１）をそれぞれ測位精度予測部２９の演算結果の予測測位精度Ｑ（ｋ－１）、予測測位精度Ｑ（ｋ）、予測測位精度Ｑ（ｋ＋１）と関連付ける。さらに、作業位置Ｃ（ｋ－１）と作業位置Ｃ（ｋ）の中点を含む断面Ｆ（ｋ－１）ｍ及び作業位置Ｃ（ｋ）と作業位置Ｃ（ｋ＋１）の中点を含む断面Ｆ（ｋ）ｍを求める。さらに、施工目標形状の平面図５３１において、図２１に示すように、断面Ｆ（ｋ－１）ｍと断面Ｆ（ｋ）ｍとに囲まれた施工対象面の面Ｂ上の区域Ｂ（ｋ）を設定し、設定した区域Ｂ（ｋ）を施工可能である作業位置Ｃ（ｗ）を抽出する。抽出した作業位置Ｃ（ｗ）が複数ある場合には、予測測位精度が最も低い作業位置を選択し、選択した作業位置Ｃの予測測位精度を施工対象面の区域Ｂ（ｋ）の施工予測精度として関連付ける。例えば、区域Ｂ（ｋ）を施工可能である作業位置がＣ（ｗ）、Ｃ（ｗ－１）、Ｃ（ｗ＋１）であり、これらの作業位置の予測測位精度の良し悪しの関係が以下の場合には、最も悪い予測測位精度Ｑ（ｗ－１）を区域Ｂ（ｋ）の施工予測精度とする。なお、以下の大小関係にある予測測位精度Ｑとして、測位演算の分散値を用いることが考えられる。

Ｑ（ｗ－１）＞Ｑ（ｗ）＞Ｑ（ｗ＋１）
施工目標形状の平面図５３１の各断面Ｆ（ｘ）の全てに対して上述の処理を行うことで、施工対象面の面Ｂを複数に区分する区域Ｂ（ｘ）の全てに対して施工予測精度を関連づける。これにより、施工対象面の面Ｂ全体に亘る施工予測精度の分布データが生成される。これは、上部旋回体１０２（機体）が作業位置Ｃ（ｘ）にあると共にアンテナ１１４、１１５が平均位置Ａｐ（ｘ）にあるという状態にある油圧ショベル１００のフロント作業装置１０３が施工可能である施工対象面の一区域Ｂ（ｘ）に対する施工精度として測位精度予測部２９の演算結果の予測測位精度Ｑ（ｘ）を割り当てることと同義である。

第２に、施工目標形状の平面図５３１における施工対象面（面Ａ又は面Ｂ）の全体に亘る施工予測精度の分布データを視覚的に識別可能に施工目標形状の平面図５３１に対して関連付けた分布マップを生成し、生成した分布マップを表示するように表示装置５４へ出力する。

例えば、図２２に示すように、利用者が予め設定した許容最低精度ＱＬを施工予測精度Ｑ（ｘ）が超えているか否かに応じて異なる色Ｏ１と色Ｏ２を施工目標形状の平面図５３１の施工対象面の各区域Ａ（ｘ）に割り当てる分布マップを生成する。すなわち、施工精度の分布マップは、施工目標形状の平面図５３１における施工対象面の各区域Ａ（ｘ）を施工予測精度の良し悪しに応じて二色に色分けしたものである。

また、図２３に示すように、油圧ショベル１００に搭載されるＧＮＳＳ受信機１１６の性能から実現可能な測位精度ＱＳ及び許容最低精度ＱＬに対してそれぞれ異なる色ＯＳとＯＬを割り当て、精度ＱＳの色ＯＳと精度ＱＬの色ＯＬの間で無段階に変化するグラデーション配色に対して精度ＱＳと精度ＱＬとの間で施工予測精度Ｑ（ｘ）が内分する位置に対応した色Ｏ（ｘ）を施工対象面の各区域Ａ（ｘ）に割り当てることで、精度分布マップを生成する。すなわち、施工精度の分布マップは、施工目標形状の平面図５３１における施工対象面の各区域Ａ（ｘ）を施工予測精度に応じたグラデーション配色の色Ｏ（ｘ）に色分けしたものである。これは、図２２に示す分布マップよりも施工予測精度の違いを明確に表したものとなっている。

次に、本発明の作業機械の施工予測精度の予測計算装置の一実施の形態における分布マップ生成の一連の処理手順の一例について図２４を用いて説明する。図２４は図２に示す予測計算装置の精度分布マップの生成の一連の処理手順を示すフローチャートの一例である。以下の説明において、演算処理の主体は予測計算装置１である。

予測計算装置１は、外部入力装置５３からの入力に応じて、施工目標形状の断面図５３２における作業機械の施工対象面及び機体接地領域を設定する（図２４に示すステップＳ１０）。例えば、図３の下図に示す施工目標形状の断面図５３２において、施工対象面としての面Ａが設定されると共に、機体接地領域として面Ｂが設定される。機体接地領域は、図４に示すように、外部入力装置５３からの入力によって、第１仮想面Ｂ１や第２仮想面Ｂ２の選択も可能である。また、施工対象面及び機体接地領域として、図３の下図に示す施工目標形状の断面図５３２における同じ面Ｂを設定することも可能である。

予測計算装置１は、さらに、外部入力装置５３からの入力に応じて、３次元情報の施工目標形状に対して施工対象面及び機体接地領域を複数に区分するように複数の断面を設定する（図２４に示すステップＳ１０）。例えば、図５Ａ又は図５Ｂに示すように、施工目標形状の平面図５３１の中心線５３２ｃに直交すると共に、施工対象面及び機体接地領域をＮ個に区分するＮ＋１個の断面Ｆ（ｘ）を設定する。

次に、予測計算装置１は、設定された施工対象面と機体接地領域の位置関係及び油圧ショベル１００の諸元情報を用いて、油圧ショベル１００が当該機体接地領域に位置する場合にフロント作業装置１０３が当該施工対象面を施工（バケット１２３の爪先１２３ａが当該施工対象面に到達すること）が可能であるか否かを判定する（図２４に示すステップＳ２０）。ステップＳ２０においてＮＯの場合には、ステップＳ３０に進み、油圧ショベル１００の施工が不能である旨の通知を表示装置５４などへ出力し、演算処理を終了する。判定がＮＯとなる状況としては、例えば、設定された施工対象面と機体接地領域との間に溝や流路などが存在する場合が想定される。

一方、ステップＳ２０においてＹＥＳの場合には、ステップＳ４０に進み、設定された施工対象面と機体接地領域とが異なる領域であるか否かを判定する。ステップＳ４０において、ＹＥＳの場合にはステップＳ１００に進む一方、ＮＯの場合にはステップＳ３１０に進む。

ステップＳ４０においてＹＥＳの場合、すなわち、施工対象面と機体接地領域が異なる場合、予測計算装置１はフロント作業装置１０３の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆを算出する（ステップＳ１００）。具体的には、アンテナ１１４（１１５）の上空視界のフロント作業装置１０３による遮蔽領域Ｍｆ（図７を参照）が最大となるブーム１２１の姿勢を算出する（図８を参照）。さらに、図９に示すように、算出した遮蔽領域Ｍｆが最大となるブーム１２１の姿勢を維持したままで、アーム１２２及びバケット１２３を動作させたときのバケット１２３の爪先１２３ａの到達限界の軌跡よりもブーム１２１側の領域（フロント作業装置１０３の動作領域）を上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆとして設定する。

次に、予測計算装置１は、断面Ｆ（ｘ）に対して規定している変数ｘをｘ＝１に設定し（ステップＳ１１０）、３次元空間内における油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）及び作業方位を設定する（ステップＳ１２０）。ただし、ここでは、変数ｘ＝１ではなく、変数ｘを規定せずに説明する。

例えば、図５Ａ又は図５Ｂに示す施工目標形状の平面図５３１において、施工対象面及び機体接地領域としてそれぞれ面Ａ及び面Ｂが設定されると共に複数（例えば、Ｎ＋１個）の断面Ｆが設定されている場合において、断面Ｆ（ｘ）上に位置する油圧ショベル１００における作業方位を断面Ｆ（ｘ）に平行で面Ｂに沿って面Ｂから面Ａに向かう方向として設定する。また、図１０に示すように、施工目標形状の断面図５３２の断面Ｆ（ｘ）及び演算結果の図９に示す上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆを用いて油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を設定する。具体的には、断面Ｆ（ｘ）内において、油圧ショベル１００が機体接地領域の面Ｂ上に位置して施工対象面の面Ａに正対している場合に、フロント作業装置１０３の上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆが面Ａの下方に侵入せずに上空最大遮蔽時動作領域１０３ｆと面Ａとの距離Ｄｆが最小になる油圧ショベル１００の位置を作業位置Ｃ（ｘ）として設定する。断面図５３２の各断面Ｆ（ｘ）において設定された作業位置Ｃ（ｘ）は、図１１に示す平面図５３１の複数の断面Ｆ（ｘ）上に設定されたものとなる。

次いで、設定された作業位置Ｃ（ｘ）及び作業方位並びに油圧ショベルの諸元情報を基に、３次元空間内における油圧ショベル１００のアンテナ１１４、１１５の位置を演算する（ステップＳ１３０）。

続いて、予測計算装置１は、上部旋回体１０２（機体）が設定した作業位置Ｃ（ｘ）にあると共に設定した作業方位を向くという第１設定状態にある油圧ショベル１００がフロント作業装置１０３により施工対象面の面Ａを施工することを想定したときに、アンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽される領域であるアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）を算出する（ステップＳ１４０）。具体的には、図１３に示すように、断面図５３２の断面（ｘ）内において作業位置Ｃ（ｘ）に位置する油圧ショベル１００がバケット１２３の爪先１２３ａを面Ａに沿って動作させることを仮想したときのフロント作業装置１０３の取り得る姿勢（フロント姿勢群）を算出する。フロント作業装置１０３が算出されたフロント姿勢群のときにアンテナ１１４、１１５の上空視界が遮蔽され得る領域をアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）として演算する。

さらに、予測計算装置１は、当該第１設定状態（設定された作業位置Ｃ（ｘ）及び作業方位）にある油圧ショベル１００がフロント作業装置１０３により施工対象面の面Ａを施工することを想定したときに、アンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽されることがない領域である可視領域Ｖ（ｘ）を算出する（ステップＳ１５０）。具体的には、図１６に示すように、当該第１設定状態（設定された作業位置Ｃ（ｘ）及び作業方位）にある油圧ショベル１００のアンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒｇ２（ｘ）におけるフロント作業装置１０３のアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）以外の領域を可視領域Ｖ（ｘ）として算出する。

次に、予測計算装置１は、入力された予測日時において、当該第１設定状態（設定された作業位置Ｃ（ｘ）及び作業方位）にある油圧ショベル１０のアンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒ（ｘ）における可視領域Ｖ（ｘ）内に位置するＧＮＳＳ衛星群Ｇ（ｘ）を予測する（ステップＳ１６０）。具体的には、図１５に示すように、予測日時においてアンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒｇ１（ｘ）内に位置すると予測される測位衛星の配置を算出する。さらに、図１７に示すように、予測日時の測位衛星の配置を含むアンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒｇ１（ｘ）と上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）及び可視領域Ｖ（ｘ）を含む上空視界Ｒｇ２（ｘ）とを重ね合わせることで、予測日時においてアンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒ（ｘ）の可視領域Ｖ（ｘ）内に位置する測位衛星群Ｇ（ｘ）を予測する。

次いで、予測計算装置１は、算出した測位衛星群Ｇ（ｘ）の測位信号を用いて測位演算を行うことを想定したときに得られる測位精度を作業位置Ｃ（ｘ）における予測測位精度Ｑ（ｘ）として算出する（ステップＳ１７０）。これらのステップＳ１２０～Ｓ１７０の一連の処理によって、施工目標形状の或る断面Ｆ（ｘ）において油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）に対する予測測位精度Ｑ（ｘ）が算出される。

続いて、予測計算装置１は、変数ｘがＮ＋１（断面Ｆの総数）であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１８０において、ＹＥＳの場合にはステップＳ２００に進む一方、ＮＯの場合にはステップＳ１９０に進む。

ステップＳ１８０においてＮＯの場合には、予測計算装置１は、変数ｘを１つ増加させ（ステップＳ１９０）、再びステップＳ１２０に戻り、ステップＳ１２０～Ｓ１７０の一連の処理を行う。すなわち、断面Ｆ（ｘ）における予測測位精度Ｑ（ｘ）の演算から断面Ｆ（ｘ＋１）における予測測位精度Ｑ（ｘ＋１）の演算に変更する。このように、ステップＳ１２０～Ｓ１７０の一連の処理を行う度に変数ｘを１、２、３、…、Ｎ、Ｎ＋１と１つずつ増加させていくことで、断面Ｆ（１）における予測測位精度Ｑ（１）の演算、断面Ｆ（２）における予測測位精度Ｑ（２）の演算、断面Ｆ（３）における予測測位精度Ｑ（３）の演算、…、断面Ｆ（Ｎ）における予測測位精度Ｑ（Ｎ）の演算、断面Ｆ（Ｎ＋１）における予測測位精度Ｑ（Ｎ＋１）の演算を実行する。

ステップＳ１２０～Ｓ１７０の一連の処理を繰り返し行うことで、ステップＳ１８０においてＹＥＳ（ｘ＝Ｎ＋１）と判定すると、各演算ループにて（変数ｘのときに）算出した全ての予測測位精度Ｑ（ｘ）を施工目標形状の平面図５３１に関連付けて施工対象の領域全体の施工予測精度の分布データを生成する（ステップＳ２００）。具体的には、図１８に示す平面図５３１における各断面Ｆ（ｘ）の作業位置Ｃ（ｘ）に対する算出結果である予測測位精度Ｑ（ｘ）を、図１９に示すように、施工対象面の面Ａを各断面Ｆ（ｘ）に応じて複数に区分する各区分Ａ（ｘ）に対する施工予測精度として設定する。これにより、断面Ｆ（ｘ）に応じた施工対象面の各区域Ａ（ｘ）に対して施工予測精度Ｑ（ｘ）が割り当てられる。

さらに、予測計算装置１は、施工対象面（面Ａ）の各区域Ａ（ｘ）に対して作業位置Ｃ（ｘ）の予測測位精度Ｑ（ｘ）を施工予測精度として割り当てることで生成した施工予測精度の分布データを基に、施工対象の領域全体（面Ａ）の施工精度の分布マップを生成して表示装置５４へ出力する（ステップＳ２１０）。施工精度の分布マップは、施工対象面（面Ａ）の全ての区域Ａ（ｘ）の施工予測精度Ｑ（ｘ）を視覚的に識別可能にするように構成されている。

例えば、分布マップでは、図２２に示すように、各区域Ａ（ｘ）の施工予測精度Ｑ（ｘ）が、油圧ショベル１００が施工対象面（面Ａ）を施工するときに許容される下限の施工精度（許容下限精度）を確保することができるか否かに応じて色分けされている。また、図２３に示されるように、各区域Ａ（ｘ）の施工予測精度Ｑ（ｘ）が、精度の良し悪しに応じてグラデーション配色で変化するように色分けされている。

これにより、予測計算装置１の利用者は、表示装置５４に表示された施工精度の予測分布マップを一瞥するだけで、施工対象の領域全体（面Ａ）に亘る施工予測精度の分布を把握することができる。分布マップの施工予測精度は、上部旋回体１０２（機体）が設定された作業位置及び作業方位である第１設定状態のときの油圧ショベル１００に対して予測される測位精度Ｑ（ｘ）と第１設定状態の油圧ショベル１００が施工可能な施工対象面（面Ａ）の区域Ａ（ｘ）に対する施工精度とを関連付けることで、施工対象と測位対象の位置の乖離並びに油圧ショベル１００の位置及び方位の違いによる測位精度の変化を考慮した施工精度の予測が可能となっている。すなわち、分布マップの施工予測精度は、油圧ショベル１００の施工に特有の影響を考慮したものとなっている。

また、ステップＳ４０においてＮＯの場合、すなわち、施工対象面と機体接地領域が同じ領域である場合、予測計算装置１は、断面Ｆ（ｘ）に対して規定している変数ｘをｘ＝１に設定し（ステップＳ３１０）、３次元空間内における油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を設定する（ステップＳ３２０）。ただし、ここでは、変数ｘ＝１ではなく、変数ｘを規定せずに説明する。

例えば、図１２に示す施工目標形状の平面図５３１において、施工対象面及び機体接地領域として面Ｂが設定されると共に複数の断面Ｆ（ｘ）が設定されている場合において、各断面Ｆ（ｘ）と中心線５３１ｃとの交点を油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）として設定する。これにより、３次元空間内における作業位置Ｃ（ｘ）が一意に確定する。なお、施工対象面が面Ｂの場合、作業方位を一意に設定することはしない。

次に、予測計算装置１は、３次元空間内における油圧ショベル１００のアンテナ１１４、１１５の平均位置Ａｐ（ｘ）を演算する（ステップＳ３３０）。具体的には、アンテナ１１４（１１５）の位置として、油圧ショベル１００が作業位置Ｃ（ｘ）にあり、且つ、油圧ショベル１００の方位が全範囲（３６０°）可能である場合を想定したときに、アンテナ１１４（１１５）の位置する地点の平均として算出される。例えば図１４に示すように、断面図５３２における油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）を基準として面Ｂ（施工対象面及び機体接地領域）からの高さがアンテナ１１４（１１５）の高さと同じ位置となる。

次いで、予測計算装置１は、上部旋回体１０２（機体）が設定された作業位置にあると共にアンテナ１１４、１１５が平均位置Ａｐ（ｘ）である第２設定状態にある油圧ショベル１００がフロント作業装置１０３により施工対象面（面Ｂ）を施工することを想定したときに、アンテナ１１４、１１５の上空視界がフロント作業装置１０３により遮蔽されることがない可視領域Ｖ（ｘ）を算出する（ステップＳ３５０）。具体的には、図１４に示す断面図５３２の断面（ｘ）内において、作業位置Ｃ（ｘ）に位置する油圧ショベル１０がバケット１２３の爪先１２３ａを施工対象面の面Ｂに沿って動作させることを想定したときにアンテナ１１４、１１５の上空視界が遮蔽されることがない領域を可視領域Ｖ（ｘ）として算出する。

さらに、予測計算装置１は、予測日時において、平均位置Ａｐ（ｘ）に位置するアンテナ１１４、１１５の上空視界Ｒ（ｘ）における可視領域Ｖ（ｘ）内に位置すると予測される測位衛星群Ｇ（ｘ）を算出する（ステップＳ３６０）。続いて、予測計算装置１は、算出した測位衛星群Ｇ（ｘ）の測位信号を用いて測位演算を行うことを想定したときに得られる測位精度を作業位置Ｃ（ｘ）における予測測位精度Ｑ（ｘ）として算出する（ステップＳ３７０）。これらのステップＳ３２０～Ｓ３７０の一連の処理によって、施工目標形状の或る断面Ｆ（ｘ）において油圧ショベル１００の作業位置Ｃ（ｘ）に対する予測測位精度Ｑ（ｘ）が算出される。

続いて、予測計算装置１は、変数ｘがＮ＋１（断面Ｆの総数）であるか否かを判定する（ステップＳ３８０）。ステップＳ３８０において、ＹＥＳの場合にはステップＳ４００に進む一方、ＮＯの場合にはステップＳ３９０に進む。

ステップＳ３８０においてＮＯの場合には、予測計算装置１は、変数ｘを１つ増加させ（ステップＳ３９０）、再びステップＳ３２０に戻り、ステップＳ３２０～Ｓ３７０の一連の処理を行う。すなわち、断面Ｆ（ｘ）における予測測位精度Ｑ（ｘ）の演算から断面Ｆ（ｘ＋１）における予測測位精度Ｑ（ｘ＋１）の演算に変更する。このように、ステップＳ３２０～Ｓ３７０の一連の処理を行う度に変数ｘを１つずつ増加させていくことで、断面Ｆ（１）の予測測位精度Ｑ（１）から断面Ｆ（Ｎ＋１）の予測測位精度Ｑ（Ｎ＋１）までの演算を実行する。

ステップＳ３２０～Ｓ３７０の一連の処理を繰り返し行うことで、ステップＳ３８０においてＹＥＳ（ｘ＝Ｎ＋１）と判定すると、各演算ループにて算出した全ての予測測位精度Ｑ（ｘ）を施工目標形状の平面図５３１に関連付けて施工対象の領域全体の施工予測精度の分布データを生成する（ステップＳ４００）。具体的には、図２０に示すように、平面図５３１における各断面Ｆ（ｘ）の作業位置Ｃ（ｘ）に対して全ての算出結果の予測測位精度Ｑ（ｘ）が関連付けられている。この場合において、図２１に示すように、施工対象面の面Ｂを各断面Ｆ（ｘ）に応じて複数に区分する複数の区域Ｂ（ｘ）を設定する。これにより、施工対象面の各区域Ｂ（ｘ）に対して作業位置Ｃの予測測位精度Ｑを関連付ける。ただし、施工対象面と機体接地領域が同じ面Ｂの場合、油圧ショベル１００は作業方位が３６０°の全範囲において施工可能であるので、施工対象面の或る区域Ｂ（ｘ）を施工する場合、区域Ｂ（ｘ）内の作業位置Ｃ（ｘ）だけでなく、区域Ｂ（ｘ）外の複数の作業位置Ｃ（ｋ）から施工が可能な場合がある。そこで、区域Ｂ（ｘ）を施工可能な複数の作業位置Ｃ（ｋ）に関連付けられた予測測位精度Ｑ（ｋ）のうち、最も低い予測測位精度Ｑ（ｋ）を当該区域Ｂ（ｘ）の施工予測精度として関連付ける。つまり、当該区域Ｂ（ｘ）の施工予測精度は、作業位置Ｃ（ｘ）の予測測位精度Ｑ（ｘ）である場合だけでなく、作業位置Ｃ（ｘ＋１）の予測測位精度Ｑ（ｘ＋１）である場合や作業位置Ｃ（ｘ－１）の予測測位精度Ｑ（ｘ－１）である場合もある。

最後に、予測計算装置１は、ステップＳ４００で生成した施工予測精度の分布データを基に、施工対象の領域全体（面Ｂ）の施工精度の分布マップを生成して表示装置５４へ出力する（ステップＳ２１０）。このように、施工対象面及び機体接地領域が同じ領域の場合であっても、施工対象の領域全体（面Ｂ）の施工精度の分布マップを生成することができる。

また、本実施の形態においては、利用者が施工精度の予測日時を変更することで、施工対象の領域全体の施工精度の予想マップを任意の日時について簡単に得ることができる。このため、利用者は、効率の良い施工計画を立案することができる。

図２５は図２に示す予測計算装置の一連の処理結果である精度分布マップを異なる予測日時ごとに示した図である。例えば、施工精度を予想する時間帯をＴｓｔからＴｅｄまで指定して施工精度を予測する。その結果、時刻Ｔｓｔ、時刻Ｔ２、時刻Ｔｅｄにおける施工予測精度の分布マップがそれぞれ図２５に示す分布マップＭｓｔ、分布マップＭ２、分布マップＭｅｄである場合、時刻Ｔｓｔにおいては施工対象面（面Ａ）の左側の施工精度が低く、時刻Ｔ２においては施工対象面（面Ａ）の中央の施工精度が低く、時刻Ｔｅｄにおいては施工対象面（面Ａ）の右側の施工精度が低いことが理解できる。したがって、時刻Ｔｓｔから時刻Ｔｅｄまでの間に施工対象面（面Ａ）の全てを施工しなければならない場合には、施工精度が悪くなる時間帯を避けて各領域を施工することで、施工精度を常に良好に保つことが可能となる。

上述したように、本発明の一実施の形態に係る作業機械の施工精度予測計算装置１は、上部旋回体１０２（機体）に対して上下方向に動作可能に取り付けられた多関節型のフロント作業装置１０３（作業装置）及び上部旋回体１０２（機体）に取り付けられ複数の測位衛星からの測位信号を受信する第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）を備えた油圧ショベル１００（作業機械）による施工の施工精度を予測し、前記施工精度の予測結果を出力するものである。予測計算装置１は、施工による目標の地形形状を示す施工目標形状の３次元情報を保持し、施工目標形状に対して、施工精度を予測する対象領域である施工対象面（面Ａ）及び施工対象面（面Ａ）の施工時に下部走行体１０１（機体）の接地される領域である機体接地領域（面Ｂ）を設定し、施工対象面（面Ａ）及び機体接地領域（面Ｂ）を複数に区分するように複数の断面Ｆ（ｘ）を設定する。施工対象面（面Ａ）と機体接地領域（面Ｂ）が異なる領域に設定されている場合には、予測計算装置１は、設定した複数の断面の各々の断面Ｆ（ｘ）に対して、下部走行体１０１（機体）が機体接地領域に位置する状態でフロント作業装置１０３（作業装置）による施工対象面（面Ａ）の施工を行ったときに、フロント作業装置１０３（作業装置）により遮蔽される第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界の領域が最大となる下部走行体１０１（機体）の位置を作業位置Ｃ（ｘ）（第１作業位置）として設定し、作業位置Ｃ（ｘ）（第１作業位置）から施工対象面（面Ａ）への方向を作業方位として設定し、油圧ショベル１００（作業機械）が作業位置Ｃ（ｘ）（第１作業位置）にあると共に作業方位を向いている状態である第１設定状態で、フロント作業装置１０３（作業装置）による施工対象面（面Ａ）の施工を行ったときに、第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界がフロント作業装置１０３（作業装置）により遮蔽される領域であるアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）を演算し、複数の測位衛星の予測軌道を示す衛星軌道情報及び演算結果のアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）を基に、複数の測位衛星の中から選択した測位衛星群の測位信号を第１設定状態にある油圧ショベル１００（作業機械）の第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）が受信して測位演算を行う場合の測位精度である予測測位精度Ｑ（ｘ）を演算し、第１設定状態にある油圧ショベル１００（作業機械）のフロント作業装置１０３（作業装置）が施工可能である施工対象面（面Ａ）の一区域Ａ（ｘ）に対する施工精度として、予測測位精度Ｑ（ｘ）を割り当てることで、施工精度の予測分布マップを生成する。

この構成よれば、上部旋回体１０２（機体）が所定の条件により設定した位置及び方位である第１設定状態のときの油圧ショベル１００（作業機械）に対する予測測位精度Ｑ（ｘ）と第１設定状態の油圧ショベル１００（作業機械）が施工可能な施工対象面（面Ａ）の区域Ａ（ｘ）に対する施工精度とを関連付けることで、施工対象と測位対象の位置の乖離や油圧ショベル１００（作業機械）の位置や方位の違いによる測位精度の変化を考慮した施工精度の予測が可能となる。すなわち、施工対象の領域全体に亘る油圧ショベル１００（作業機械）の施工精度を油圧ショベル１００（作業機械）に特有の影響を考慮して予測することができる。

また、本実施の形態においては、フロント作業装置１０３（作業装置）が上部旋回体１０２（機体）に対して上下方向に回動可能に取り付けられたブーム１２１（第１リンク部材）を含む複数のリンク部材（アーム１２２、バケット１２３）が回動可能に連結された装置である。さらに、予測計算装置１の作業位置Ｃ（ｘ）（第１作業位置）の設定は、フロント作業装置１０３（作業装置）により遮蔽される第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界の領域が最大になるときのブーム１２１（第１リンク部材）の姿勢を維持したままで複数のリンク部材（ブーム１２１、アーム１２２、バケット１２３）のうちブーム１２１（第１リンク部材）以外のアーム１２２及びバケット１２３（リンク部材）を動作させたときに、フロント作業装置１０３（作業装置）の爪先１２３ａ（先端）の到達限界の軌跡よりもブーム１２１（第１リンク部材）側に位置する上部旋回体１０２（機体）の矢状面内における領域である動作領域１０３ｆを算出し、断面Ｆ（ｘ）内において下部走行体１０１（機体）が機体接地領域（面Ｂ）に位置するときに施工対象面（面Ａ）と動作領域１０３ｆとの距離Ｄｆが最小となる下部走行体１０１（機体）の位置を算出することで行われる。

この構成によれば、第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界の遮蔽領域が最大になるときのブーム１２１（第１リンク部材）の姿勢を基に動作領域１０３ｆが算出されるので、第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界の遮蔽領域が最大になるときの下部走行体１０１（機体）の位置を簡易な演算方法で算出することができる。

また、本実施の形態に係る予測計算装置１においては、アンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）の演算が、フロント作業装置１０３（作業装置）の爪先１２３ａ（先端）が施工対象面（面Ａ）の位置となる状態を維持して移動するようにフロント作業装置１０３（作業装置）を動作させた時に、前記アンテナの上空視界が前記作業装置により遮蔽される領域を算出することで行われる。

この構成によれば、フロント作業装置１０３（作業装置）の施工対象面（面Ａ）に対する実際の施工時の姿勢に則した状態に応じたアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）を算出することができるので、測位精度を的確に予測することが可能である。

また、本実施の形態に係る予測計算装置１は、施工精度を予測すべき日時である予測日時が入力可能に構成されていると共に、第１設定状態にある油圧ショベル１００（作業機械）の第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界における複数の測位衛星の任意の日時の位置を衛星軌道情報に基づき予測可能に構成されている。さらに、予測計算装置１は、予測日時が入力された場合、第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界における複数の測位衛星の予測日時の位置を予測することで予測日時における予測測位精度Ｑ（ｘ）を演算し、予測日時における予測測位精度Ｑ（ｘ）を予測日時における施工精度として割り当てることで、施工精度の予測日時における予測分布マップを生成する。

この構成によれば、任意の日時に対する施工精度の予測分布マップを必要に応じて生成することができるので、当該マップを用いることで効率的な施工計画を立案することが可能となる。

また、本実施の形態に係る予測計算装置１は、施工対象面と機体接地領域が同じ領域（面Ｂ）に設定されている場合には、設定した複数の断面の各々の断面Ｆ（ｘ）に対して、下部走行体１０１（機体）が機体接地領域（面Ｂ）に位置する状態で上部旋回体１０２（機体）の方位がいずれの方向であってもフロント作業装置１０３（作業装置）による施工対象面（面Ｂ）の施工が可能となる下部走行体１０１（機体）の位置を作業位置Ｃ（ｘ）（第２作業位置）として設定し、油圧ショベル１００（作業機械）が作業位置Ｃ（ｘ）（第２作業位置）にあり且つ上部旋回体１０２（機体）の方位が全範囲可能である場合の第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）が位置する地点の平均を第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の平均位置Ａｐ（ｘ）として算出する。さらに、上部旋回体１０２（機体）が作業位置Ｃ（ｘ）（第２作業位置）にあると共に第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）が平均位置Ａｐ（ｘ）にある第２設定状態で、フロント作業装置１０３（作業装置）による施工対象面（面Ｂ）の施工を行ったときに、第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の上空視界がフロント作業装置１０３（作業装置）により遮蔽される領域であるアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）を演算し、衛星軌道情報及び演算結果のアンテナ上空遮蔽領域Ｓ（ｘ）を基に、複数の測位衛星の中から選択した測位衛星群Ｇ（ｘ）の測位信号を第２設定状態にある油圧ショベル１００（作業機械）の第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）が受信して測位演算を行う場合の予測測位精度Ｑ（ｘ）を演算し、第２設定状態にある油圧ショベル１００（作業機械）のフロント作業装置１０３（作業装置）が施工可能である施工対象面（面Ｂ）の一区域に対する施工精度として、予測測位精度Ｑ（ｘ）を割り当てることで、施工精度の予測分布マップを生成する。

この構成によれば、上部旋回体１０２（機体）の方位を設定せずとも、第１及び第２のアンテナ１１４、１１５（アンテナ）の平均位置Ａｐ（ｘ）を設定することで測位精度Ｑ（ｘ）の演算を行うことができるので、油圧ショベル１００（作業機械）の施工対象面と機体接地領域が同じ領域（面Ｂ）の場合であっても、施工対象面（面Ｂ）の全体に亘る施工精度の予測分布マップを生成することができる。

また、本実施の形態に係る演算装置１は、施工対象面（面Ｂ）における同一の或る区域に対して２以上の第２設定状態にある油圧ショベル１００（作業機械）のフロント作業装置１０３（作業装置）が施工可能である場合には、当該或る区域に対する施工精度として、それらの第２設定状態に応じて算出された予測測位精度Ｑ（ｘ）のうち最も低い予測測位精度を割り当てるように構成されている。

この構成によれば、施工対象面（面Ｂ）の当該区域に対して想定され得る最悪の施工精度を対応付けることで、実際の施工時の施工精度が予測精度より低くなることを避けることができる。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は本実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上述の実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述の実施の形態においては、予測計算装置１の利用者の入力によって、施工目標形状の平面図５３１に設定された施工対象面を複数に区分する断面Ｆを設定する構成の例を示した。しかし、施工目標形状の平面図５３１の施工対象面を複数に区分する断面Ｆの設定は、利用者の入力によらずに、予測計算装置１が任意に設定する構成も可能である。例えば、施工対象面の大きさや作業機械のサイズなどの諸元情報から施工対象面の適切な区分数を演算するように構成することができる。

１…予測計算装置、 １００…油圧ショベル（作業機械）、１０１…下部走行体（機体）、 １０２…上部旋回体（機体）、 １０３…フロント作業装置（作業装置）、 １１４、１１５…第１のＧＮＳＳアンテナ、第２のＧＮＳＳアンテナ（アンテナ）、 １２１…ブーム（第１リンク部材）、 １２２…アーム（リンク部材）、 １２３…バケット（リンク部材）、 ５３１…平面図（施工目標形状の３次元情報）、 ５３２…断面図（施工目標形状の３次元情報）、 Ｆ（ｘ）…断面、 Ｃ（ｘ）…作業位置（第１作業位置、第２作業位置）、 Ｓ（ｘ）…アンテナ上空遮蔽領域、 Ｑ（ｘ）…予測測位精度

Claims (6)

1. 機体に対して上下方向に動作可能に取り付けられた多関節型の作業装置及び前記機体に取り付けられ複数の測位衛星からの測位信号を受信するアンテナを備えた作業機械による施工の施工精度を予測し、前記施工精度の予測結果を出力する作業機械の施工精度予測計算装置であって、
   施工による目標の地形形状を示す施工目標形状の３次元情報を保持し、
   前記施工目標形状に対して、前記施工精度を予測する対象領域である施工対象面及び前記施工対象面の施工時に前記機体の接地される領域である機体接地領域を設定し、
   前記施工対象面及び前記機体接地領域を複数に区分するように複数の断面を設定し、
   前記施工対象面と前記機体接地領域が異なる領域に設定されている場合には、
   設定した前記複数の断面の各々の断面に対して、前記機体が前記機体接地領域に位置する状態で前記作業装置による前記施工対象面の施工を行ったときに、前記作業装置により遮蔽される前記アンテナの上空視界の領域が最大となる前記機体の位置を第１作業位置として設定し、
   前記第１作業位置から前記施工対象面への方向を作業方位として設定し、
   前記作業機械が前記第１作業位置にあると共に前記作業方位を向いている状態である第１設定状態で、前記作業装置による前記施工対象面の施工を行ったときに、前記アンテナの上空視界が前記作業装置により遮蔽される領域である第１アンテナ上空遮蔽領域を演算し、
   前記複数の測位衛星の予測軌道を示す衛星軌道情報及び前記第１アンテナ上空遮蔽領域を基に、前記複数の測位衛星の中から選択した測位衛星群の測位信号を前記第１設定状態にある前記作業機械の前記アンテナが受信して測位演算を行う場合の測位精度である第１予測測位精度を演算し、
   前記第１設定状態にある前記作業機械の前記作業装置が施工可能である前記施工対象面の一区域に対する施工精度として、前記第１予測測位精度を割り当てることで、前記施工精度の予測分布マップを生成する
   ことを特徴とする作業機械の施工精度予測計算装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の施工精度予測計算装置において、
   前記作業装置は、前記機体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた第１リンク部材を含む複数のリンク部材が回動可能に連結された装置であり、
   前記第１作業位置の設定は、
   前記作業装置により遮蔽される前記アンテナの上空視界の領域が最大になるときの前記第１リンク部材の姿勢を維持したままで前記複数のリンク部材のうち前記第１リンク部材以外のリンク部材を動作させたときに、前記作業装置の先端の到達限界の軌跡よりも前記第１リンク部材側に位置する前記機体の矢状面内における領域である動作領域を算出し、
   前記断面内において前記機体が前記機体接地領域に位置するときに前記施工対象面と前記動作領域との距離が最小となる前記機体の位置を算出することで行われる
   ことを特徴とする作業機械の施工精度予測計算装置。
3. 請求項１に記載の作業機械の施工精度予測計算装置において、
   前記第１アンテナ上空遮蔽領域の演算は、前記作業装置の先端が前記施工対象面の位置となる状態を維持して移動するように前記作業装置を動作させた時に、前記アンテナの上空視界が前記作業装置により遮蔽される領域を算出することで行われる
   ことを特徴とする作業機械の施工精度予測計算装置。
4. 請求項１に記載の作業機械の施工精度予測計算装置において、
   前記施工精度を予測すべき日時である予測日時が入力可能に構成されていると共に、前記第１設定状態にある前記作業機械の前記アンテナの上空視界における前記複数の測位衛星の任意の日時の位置を前記衛星軌道情報に基づき予測可能に構成されており、
   前記予測日時が入力された場合、前記アンテナの上空視界における前記複数の測位衛星の前記予測日時の位置を予測することで、前記予測日時における前記第１予測測位精度を演算し、
   前記予測日時における前記第１予測測位精度を前記予測日時における施工精度として割り当てることで、前記施工精度の前記予測日時における予測分布マップを生成する
   ことを特徴とする作業機械の施工精度予測計算装置。
5. 請求項１に記載の作業機械の施工精度予測計算装置において、
   前記施工対象面と前記機体接地領域が同じ領域に設定されている場合には、
   設定した前記複数の断面の各々の断面に対して、前記機体が前記機体接地領域に位置する状態で前記機体の方位がいずれの方向であっても前記作業装置による前記施工対象面の施工が可能となる前記機体の位置を第２作業位置として設定し、
   前記作業機械が前記第２作業位置にあり且つ前記機体の方位が全範囲可能である場合の前記アンテナが位置する地点の平均を前記アンテナの平均位置として算出し、
   前記機体が前記第２作業位置にあると共に前記アンテナが前記平均位置にある第２設定状態で、前記作業装置による前記施工対象面の施工を行ったときに、前記アンテナの上空視界が前記作業装置により遮蔽される領域である第２アンテナ上空遮蔽領域を演算し、
   前記衛星軌道情報及び前記第２アンテナ上空遮蔽領域を基に、前記複数の測位衛星の中から選択した測位衛星群の測位信号を前記第２設定状態にある前記作業機械の前記アンテナが受信して測位演算を行う場合の測位精度である第２予測測位精度を演算し、
   前記第２設定状態にある前記作業機械の前記作業装置が施工可能である前記施工対象面の一区域に対する施工精度として、前記第２予測測位精度を割り当てることで、前記施工精度の予測分布マップを生成する
   ことを特徴とする作業機械の施工精度予測計算装置。
6. 請求項５に記載の作業機械の施工精度予測計算装置において、
   前記施工対象面における同一の或る区域に対して２以上の第２設定状態にある前記作業機械の前記作業装置が施工可能である場合には、前記或る区域に対する施工精度として、それらの第２設定状態に応じて算出された第２予測測位精度のうち最も低い第２予測測位精度を割り当てる
   ことを特徴とする作業機械の施工精度予測計算装置。

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